1A

 

Kovinsko-zračna baterija je aktivni material, ki kot negativno elektrodo uporablja kovine z negativnim potencialom elektrode, kot so magnezij, aluminij, cink, živo srebro in železo, kot pozitivno elektrodo pa kisik ali čisti kisik v zraku.Cink-zračna baterija je najbolj raziskana in pogosto uporabljena baterija v seriji kovinsko-zračnih baterij.V zadnjih 20 letih so znanstveniki opravili veliko raziskav o sekundarni cink-zračni bateriji.Japonska korporacija Sanyo je proizvedla veliko zmogljivo sekundarno cink-zračno baterijo.Cink-zračni akumulator za traktor z napetostjo 125 V in kapaciteto 560 A · h je bil razvit po metodi zračnega in elektrohidravličnega kroženja sile.Poroča se, da je bil uporabljen v vozilih, njegova gostota toka praznjenja pa lahko doseže 80 mA/cm2, največja pa lahko doseže 130 mA/cm2.Nekatera podjetja v Franciji in na Japonskem uporabljajo metodo kroženja cinkove brozge za proizvodnjo sekundarnega toka cink-zrak, rekuperacija aktivnih snovi pa poteka zunaj baterije, z dejansko specifično energijo 115 W · h/kg

Glavne prednosti kovinsko-zračne baterije:

1) Višja specifična energija.Ker je aktivni material, uporabljen v zračni elektrodi, kisik v zraku, je neizčrpen.Teoretično je zmogljivost pozitivne elektrode neskončna.Poleg tega je aktivni material zunaj baterije, zato je teoretična specifična energija zračne baterije veliko večja kot pri običajni elektrodi iz kovinskega oksida.Teoretična specifična energija kovinske zračne baterije je na splošno več kot 1000 W · h/kg, kar spada v visokoenergijsko kemično napajanje.
(2) Cena je poceni.Baterija cink-zrak ne uporablja dragih plemenitih kovin kot elektrod, materiali baterije pa so običajni materiali, zato je cena nizka.
(3) Stabilno delovanje.Zlasti lahko cink-zračna baterija deluje pri visoki gostoti toka po uporabi praškaste porozne cinkove elektrode in alkalnega elektrolita.Če se namesto zraka uporabi čisti kisik, se lahko močno izboljša tudi učinkovitost praznjenja.Po teoretičnem izračunu se lahko gostota toka poveča za približno 20-krat.

Kovinsko-zračna baterija ima naslednje pomanjkljivosti:

1), baterije ni mogoče zapreti, kar lahko povzroči sušenje in dvig elektrolita, kar vpliva na zmogljivost in življenjsko dobo baterije.Če se uporablja alkalni elektrolit, je enostavno povzročiti karbonizacijo, povečati notranji upor baterije in vplivati ​​na praznjenje.
2) je zmogljivost mokrega shranjevanja slaba, ker bo difuzija zraka v bateriji do negativne elektrode pospešila samopraznjenje negativne elektrode.
3), uporaba poroznega cinka kot negativne elektrode zahteva homogenizacijo živega srebra.Živo srebro ne le škoduje zdravju delavcev, ampak tudi onesnažuje okolje, zato ga je treba nadomestiti z zaviralci korozije brez živega srebra.

Kovinsko-zračna baterija je aktivni material, ki kot negativno elektrodo uporablja kovine z negativnim potencialom elektrode, kot so magnezij, aluminij, cink, živo srebro in železo, kot pozitivno elektrodo pa kisik ali čisti kisik v zraku.Vodna raztopina alkalnega elektrolita se običajno uporablja kot raztopina elektrolita kovinsko-zračne baterije.Če kot negativno elektrodo uporabimo litij, natrij, kalcij itd. z večjim negativnim potencialom elektrode, ker lahko reagirajo z vodo, lahko le nevodni organski elektrolit, kot je na fenole odporen trdni elektrolit, ali anorganski elektrolit, kot je raztopina soli LiBF4 uporabiti.

1B

Magnezijevo-zračna baterija

Vsak par kovine z negativnim elektrodnim potencialom in zračno elektrodo lahko tvori ustrezno kovinsko-zračno baterijo.Elektrodni potencial magnezija je razmeroma negativen in elektrokemični ekvivalent je relativno majhen.Uporablja se lahko za združitev z zračno elektrodo, da se tvori magnezijeva zračna baterija.Elektrokemični ekvivalent magnezija je 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V。 Teoretična specifična energija baterije magnezij-zrak je 3910 W · h/kg, kar je 3-krat več od energije cink-zrak baterije in 5~ 7-krat več kot pri litijevi bateriji.Negativni pol baterije magnezij-zrak je magnezij, pozitivni pol je kisik v zraku, elektrolit je raztopina KOH, lahko pa se uporabi tudi nevtralna raztopina elektrolita.
Velika kapaciteta baterije, potencial nizkih stroškov in velika varnost so ključne prednosti magnezijevih ionskih baterij.Dvovalentna lastnost magnezijevega iona omogoča prenašanje in shranjevanje več električnih nabojev s teoretično gostoto energije 1,5- do 2-krat večjo od litijeve baterije.Hkrati je magnezij enostavno ekstrahirati in široko porazdeljen.Kitajska ima absolutno prednost glede virov.Po izdelavi magnezijeve baterije sta njena potencialna stroškovna prednost in lastnost varnosti virov višja od litijeve baterije.Kar zadeva varnost, se magnezijev dendrit ne bo pojavil na negativnem polu magnezijeve ionske baterije med ciklom polnjenja in praznjenja, s čimer se lahko prepreči, da bi rast litijevega dendrita v litijevi bateriji predrla diafragmo in povzročila kratek stik baterije, požar in eksplozija.Zaradi zgornjih prednosti ima magnezijeva baterija velike razvojne možnosti in potencial.

Kar zadeva najnovejši razvoj magnezijevih baterij, je Qingdao Inštitut za energijo Kitajske akademije znanosti dobro napredoval pri magnezijevih sekundarnih baterijah.Trenutno je prebil tehnično ozko grlo v proizvodnem procesu magnezijevih sekundarnih baterij in razvil eno celico z energijsko gostoto 560 Wh/kg.Električno vozilo s popolno magnezijevo zračno baterijo, razvito v Južni Koreji, lahko uspešno prevozi 800 kilometrov, kar je štirikrat več od povprečnega dosega trenutnih vozil na litijeve baterije.Številne japonske ustanove, vključno s Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, univerzo Tohoku na Japonskem, mestom Rixiang, prefektura Miyagi in drugimi industrijsko-univerzitetnimi raziskovalnimi ustanovami in vladnimi oddelki, aktivno spodbujajo raziskave velike zmogljivosti magnezijeve zračne baterije.Zhang Ye, raziskovalna skupina Modern Engineering College Univerze Nanjing in drugi so oblikovali dvoslojni gel elektrolit, ki je uresničil zaščito magnezijeve kovinske anode in regulacijo produktov praznjenja ter pridobil magnezijevo zračno baterijo z visoko energijsko gostoto ( 2282 W h · kg-1, na podlagi kakovosti vseh zračnih elektrod in magnezijevih negativnih elektrod), kar je veliko višje od magnezijeve zračne baterije s strategijami zlitine anode in protikorozijskega elektrolita v trenutni literaturi.
Na splošno je magnezijeva baterija trenutno še vedno v fazi predhodnega raziskovanja in do obsežne promocije in uporabe je še dolga pot.


Čas objave: 17. februarja 2023
Iščete več informacij o profesionalnih izdelkih in energetskih rešitvah DET Power?Imamo strokovno ekipo, ki vam je vedno pripravljena pomagati.Izpolnite obrazec in naš prodajni predstavnik vas bo v kratkem kontaktiral.